电子设计大赛培训电子元器件

电子元器件技术培训2014年电子设计大赛1物理与电子信息学院2014年7月电子元器件

电子电路中常用的器件包括：电阻、电容、二极管、三极管、可控硅、轻触开关、液晶、发光二极管、蜂鸣器、各种传感器、芯片、继电器、变压器、压敏电阻、保险丝、光耦、滤波器、接插件、电机、天线等。为了能正确选择和使用这些元器件，就必须掌握它们的性能、结构与主要参数等有关知识。2物理与电子信息学院3物理与电子信息学院电阻

电阻器是电路元件中应用最为广泛的一种，在电子设备中约占与元件总数的的30%以上，其质量好坏对电路的稳定性有极大的影响。电阻器的主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压，其次还可以作为分流器、分压器和消耗电能的负载等。1、电阻器的分类

电阻器按结构可以分为固定式和可变式两大类。固定式电阻器一般称为“电阻”，根据制作材料和工艺不同，可分为膜式电阻、是实心电阻、金属绕线电阻（RX）和特殊电阻4种类型。膜式电阻包括：碳膜电阻RT、金属膜电阻RJ、合成电阻RH和氧化膜电阻RY。实心电阻包括：有机实心电阻RS和无机实心电阻RN。特殊电阻包括：MG型光敏电阻和MF型热敏电阻。可变式电阻器分为滑线式变阻器和电位器2种，其中应用最为广泛的是电位器。物理与电子信息学院4一、电阻器的简单识别与型号命名法电位器是一种具有三个接头的可变电阻器，器阻止在一定范围内连续可调。分类有以下几种：按电阻体的材料可以分为：薄膜和绕线两种。

薄膜又可以分为WTX型小型碳膜电位器和WTH型合成碳膜电位器，WS型有机实芯电位器，WHJ型精密合成膜电位器和WHD型多圈合成膜电位器等。

绕线电位器的代号为WX型。一般绕线电位器的误差不大于±10%,非绕线电位器的误差不大于±2%。其阻值、误差和型号均标在电位器上。5物理与电子信息学院6物理与电子信息学院7物理与电子信息学院2、电阻器的型号命名法8物理与电子信息学院9物理与电子信息学院3、电阻器的主要性能指标（1）额定功率电阻器的额定功率是在规定的环境温度和湿度下，假定周围的空气不流通，在长期连续负载而不损坏或基本不改变性能的情况下，电阻器上允许消耗的最大功率。当超过额定功率时，电阻器的阻值将发生变化，甚至发热烧毁。10物理与电子信息学院标称阻值是产品标志的名义阻值，其单位为Ω\KΩ\MΩ。标称阻值如表所示：任何固定电阻器的阻值都符合下表所列的数值乘以10nΩ，其中n为整数。11物理与电子信息学院（2）标称阻值允许误差是指电阻器和电位器实际阻值对于标称阻值的最大允许偏差范围，它表示产品的精度。允许误差等级件下表。12物理与电子信息学院（3）允许误差电阻器的阻值和误差，一般都用数字标印在电阻器上，但体积很小。一些合成电阻器，其阻值和误差常用色环来表示。色环是在靠近电阻器的一端画有四道或五道色环。其中第一道色环、第二道色环以及精密电阻的第三道色环表示其相应位数的数字，其后一道色环则表示前面数字再乘以10的n次幂，最后一道色环表示组织的允许误差。13物理与电子信息学院14物理与电子信息学院15物理与电子信息学院16物理与电子信息学院17物理与电子信息学院最高工作电压是由电阻器、电位器的最大电流密度和电阻体击穿及其结构等因素所规定的工作电压限度。对阻值较大的电阻器，当工作电压过高时，虽功率不超过规定值，但内部会发生电弧火花放电，导致电阻变质损坏。一般1/8W碳膜电阻器或金属膜电阻器，器最高工作电压分别不能超过150v和200v。18物理与电子信息学院（4）最高工作电压19物理与电子信息学院4、电阻器的选用20物理与电子信息学院(1)电阻器的选用原则金属膜电阻稳定性好、温度系数小、噪声小，常用在要求较高的电路中，适合运放电路和宽带放大电路；金属氧化膜电阻有极好的脉冲和高频特性，外形和应用场合同上；碳膜电阻温度系数为负数、噪声大、精度等级低，常用于一般要求的电路中；绕线电阻精度高，但分布参数较大，不适用于高频电路中；敏感电阻又称半导体电阻，可以作为传感器，用来检测相应的物理量。21物理与电子信息学院在高频和高稳定性的场合，选用薄膜电位器；要求电压均匀变化场合，选用直线式电位器；音量控制宜用指数式电位器；要求高精度的场合，选用绕线多圈电位器；要求高分辨率的场合，选用各类非绕电位器和多圈微调电位器；普通应用场合，选用碳膜电位器。22物理与电子信息学院(2)电位器的选用原则电子电路中大量的使用各种形式的分压电路，即由电阻、电容、二极管、三极管等元器件构成的分压电路，而其中的电阻分压电路是最基本的分压电路，所以必须深度理解，完全掌握其电路工作原理和电路分析方法。

交流信号在电子电路中不只是需要放大，更多的是需要在局部电路中进行恰当的衰减，这一过程由分压电路来完成。如果直流电压太高，也可以通过分压电路将直流电压下降一些，取得所需要的直流电压。23物理与电子信息学院5、电阻器的典型应用电路电阻分压电路分析分压电路的关键点有：

分析输入电压回路及找出输入端和找出电压输出端。24物理与电子信息学院①输入回路分析和输出端确认方法25物理与电子信息学院分压电路输出的信号电压要送到下一级电路中，理论上下一级电路的输入端就是分压电路的输出端。下图是分压电路输出端与后级电路输入端关系示意图。26物理与电子信息学院②找出分压电路输出端27物理与电子信息学院识图中用这种方法的可操作性差，因为有时分析出下一级电路的输入端比较困难。带负载电路的电阻分压电路前面介绍的电阻分压电路没有接上负载电路，下图是接上负载电路后的电阻分压电路，电路中的RL是负载电路，它可以是一个电阻，也可以是一个电路。28物理与电子信息学院特点：①R2与RL并联后的总电阻小于R2，如果用总电阻代替电路中的R2，那电路与前面的电阻分压电路一样；②由于总电阻的下降了，在上分压电阻阻值不变的情况下，分压电路的输出电压下降，所以电路接上负载电阻后输出电压会下降；③负载电阻的阻值越小，称为负载越重。负载越重，分压电路输出电压下降的量越大。29物理与电子信息学院④分压电路中负载的电流回路，总电流被下分压电阻R2和负载电阻RL分成两路。负载电阻的阻值越小，分压电路输入电压为负载电阻提供的电流较大，反之则小。⑤分压电路的负载不一定是电阻器，更多的是一个具体的电路，无论负载电路是什么，它都有以个输入阻抗，这一输入阻抗与R2并联后成为下分压电阻，即负载电路输入阻抗的大小影响了这个分压电路的下分压阻抗大小。30物理与电子信息学院直流电压供给电路

电阻可以将直流电压或交流信号电压加到电路中的任何一点，这就是电阻电路中最为常见的电路之一。典型的电阻直流电压供给电路：运用电阻给电路中某点加上电压，在电子电路中用得最多的是加上直流电压，为电路提供直流工作电压。简单的例子：31物理与电子信息学院32物理与电子信息学院电阻交流信号电压供给电路电阻也可以将交流信号加到电路中的某一点，下图是电阻交流信号电压供给电路。从收音电路输出的交流信号（音频信号），分别通过电阻R1和R2加到左声道电路和右声道电路，这样将一个交流信号分成两个信号，分别加到两个电路中。33物理与电子信息学院电阻分流电路①典型电阻分流电路34物理与电子信息学院整机中存在大量的各种各样的电阻分流电路。电阻分流电路是采用电阻器与另一个元器件相并联，让一部分电流流过电阻器，以减小流过另一个元器件的电流，减小这个元器件的负担。下图为三极管VT1集电极、发射电流的分流电路。

显然，接入R1，可以起到保护三极管的作用，这样的电阻R1称为分流电阻。35物理与电子信息学院②另一种电阻分流电路电阻限流保护电路在电子电路中应用广泛，它用来限制电路中的电流不能太大，从而保证其他元器件的工作安全。发光二极管电阻限流保护电路36物理与电子信息学院③电阻限流保护电路图中VT1是用于放大作用的三极管，三极管有一个特性，当它的静态电流（基极电流）在一定的范围内大小变化时，能够改变它的电流放大倍数。在一些放大器中为了调节三极管基极静态电流，将基极偏置电阻设置成可调电阻器。即电路中的RP1。如果图中没有R1，当RP1的阻值调到最小时，直流工作电压+V直接加到三极管VT1基极，会有很大的电流流过VT1基极而烧毁三极管，因为三极管在过流时容易损坏，所以要加入限制电流太大的电路。37物理与电子信息学院三极管基极电流限制电阻电路直流电压电阻降压电路①典型直流电压电阻降压电路从电路中可以看出，直流工作电压+V通过R1和R2后加到VT1集电极上，其中通过R1后的直流电压做为VT1放大级的直流工作电压。电流流过R1，起到了降低直流电压的目的。

另一方面，通过与滤波电容C1配合，还可以进一步对直流工作电压+V进行滤波，使直流电压中的交流成分更少。38物理与电子信息学院39物理与电子信息学院电阻隔离电路如果将电路中的两点隔离开，最简单的就是电阻隔离电路。①典型的电阻隔离电路40物理与电子信息学院②自举电路中电阻隔离电路

下图是使用电阻隔离电路，是OTL功率放大器中的自举电路（一种能提高大信号下的半周信号幅度的电路），电路中的R1是隔离电阻。电路中R1用来将B点的直流电压与直流工作电压+V隔离，使B点直流电压有可能在某瞬间超过+V。41物理与电子信息学院如果没有R1和R2这两只电阻那么信号源1放大器的输出电阻成了信号源2放大器负载的一部分。同理，信号源2放大器输出电阻成了信号源1放大器负载的一部分，这样两个信号源放大器互相影响，不利于电路的稳定工作。42物理与电子信息学院③信号源电阻隔离电路

电路中，在前级放大器和后级放大器电路之间接有隔离电阻R1和耦合电容C1，VT1是电子开关管。43物理与电子信息学院④静噪电路中电阻隔离电路

44物理与电子信息学院45物理与电子信息学院电流变换转换成电压变化的电阻电路在电子电路中，为数不少的情况需要电路中电流的变化转换成相同的电压的变化，这时可以用电阻电路来完成。46物理与电子信息学院交流信号电阻分压衰减电路图示不同电平信号输入插口电路，电路中R1和R2构成交流信号分压衰减电路。CK1是小信号输入插口，CK2是大信号输入插口。47物理与电子信息学院48物理与电子信息学院基准电压电阻分级电路图示电路中R1、R2、R3构成一个变形的分压电路，基准电压加到这一分压电路上。将基准电压分成几个电压等级的信号电压，加到各自的电路中。从图中可以看出，基准电压电路产生的信号电流流过电阻R1、R2、R3，在3个输出端得到3种电压等级的输出电压。49物理与电子信息学院电阻消振电路在放大器电路中，如果存在电路设计不合理等因素，会出现高频或超高频的啸叫，这种现象称为振荡，消除这种有害振荡的电路称为消振电路。50物理与电子信息学院上拉电阻电路和下拉电阻电路数字电路应用中（单片机的外围电路中）时常听到，上拉电阻、下拉电阻这两个词，上拉电阻和下拉电阻在电路中起着稳定电路工作状态的作用。①下拉电阻电路51物理与电子信息学院52物理与电子信息学院①上拉电阻电路

53物理与电子信息学院54物理与电子信息学院电容器是一种储能元件，是最常用、最基本的电子元件之一。在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时等。55物理与电子信息学院电容一、电容的分类根据介质的不同，分为陶瓷、云母、纸质、薄膜、电解电容几种。陶瓷电容：以高介电常数、低损耗的陶瓷材料为介质，体积小，自体电感小。云母电容：以云母片作介质的电容器。性能优良，高稳定，高精密。纸质电容：纸介电容器的电极用铝箔或锡箔做成，绝缘介质是浸蜡的纸，相叠后卷成圆柱体，外包防潮物质，有时外壳采用密封的铁壳以提高防潮性。价格低，容量大。薄膜电容：用聚苯乙烯、聚四氟乙烯或涤纶等有机薄膜代替纸介质，做成的各种电容器。体积小，但损耗大，不稳定。电解电容：以铝、担、锯、钛等金属氧化膜作介质的电容器。容量大，稳定性差。（使用时应注意极性）56物理与电子信息学院57物理与电子信息学院58物理与电子信息学院59物理与电子信息学院60物理与电子信息学院61物理与电子信息学院二、电容器型号命名法62物理与电子信息学院63物理与电子信息学院64物理与电子信息学院65物理与电子信息学院66物理与电子信息学院67物理与电子信息学院68物理与电子信息学院三、电容器主要性能指标1、电容量指的是电容器加上电压后，储存电荷的能力。69物理与电子信息学院2、标称电容量指标在电容器上的名义电容量。我国固定式电容器标称电容量系列为E24、E12、E6。3、允许误差指实际电容量对于标称电容量的最大允许偏差范围。固定式电容器的允许偏差分8级。70物理与电子信息学院4、额定工作电压5、绝缘电阻71物理与电子信息学院6、介质损耗72物理与电子信息学院三、电容器选用常识73物理与电子信息学院74物理与电子信息学院瓷介电容75物理与电子信息学院电解电容76物理与电子信息学院77物理与电子信息学院78物理与电子信息学院79物理与电子信息学院80物理与电子信息学院四、电容器主要特性及应用电路电容器的直流电源充电和放电特性81物理与电子信息学院82物理与电子信息学院电容器对直流电流具有隔直作用，是指直流电流对电容器充电完成之后，电路中没有电流流动，在直流电流刚刚加到电容器上时，电路中是有电流流动的，但是这一电流流动过程很快就结束了！83物理与电子信息学院电容器放电过程84物理与电子信息学院电容器的交流电源充电和放电特性在分析交流电源对电容充电时，要将交流电压分成正、负两个半周进行。85物理与电子信息学院①交流电正、负半周充电分析（1）正半周期间，交流电压Us通过R1对C1充电，充电过程中的电流流动方向如右图所示。充电结束后，C1上极板带正电荷、下极板带负电荷。（2）负半周期间，交流电压Us对C1反方向充电，充电过程中的电流流动方向如右图所示。充电结束后，C1上极板带负电荷，下极板带正电荷。86物理与电子信息学院②电容隔直通交特性87物理与电子信息学院电容器的储能特性和容抗特性88物理与电子信息学院电容对通过的交流电流存在着阻碍作用，就像电阻对电流的阻碍作用一样，所以在大多数的电路分析中，可以将容抗在电路中的作用当做一个特殊的电阻作用来理解。89物理与电子信息学院电容器两端电压不能突变特性电容器的典型电路将220V交流电压降为低压的最常见的方式是采用电源变压器，还有一种方式是电容降压电路，优点是体积小、成本低、效率高，缺点是没有变压器降压安全。①电源指示中的降压电路90物理与电子信息学院电容器的降压电路91物理与电子信息学院C1容抗较大，回路中的电流得到限制，这样流过发光二极管的电流大小合适，使之进入发光状态。交流电的正半周使VD1导通发光，VD2截止；交流电的负半周使VD2导通发光，VD1截止。如图所示，电路中的C1是降压电容，将220V交流电压降低到适当程度，通过VD1半波整流，再经C2滤波得到直流工作电压+V。R1是泄放电阻。92物理与电子信息学院电容器的降压半波整流电路由于半波整流电路的内阻比较大，为了提供更大的电源电流可以采用内阻较小的电容桥式整流电路。电路中C1为降压电容，R1为泄放电阻，VD1-VD4为桥式整流二极管，C2为滤波电容。93物理与电子信息学院电容降压桥式整流电路降压电容的选择方法电路中的降压电容器容量的大小决定了降压电路中的电流大小，可以根据负载电流需要选择降压电容器的容量大小。94物理与电子信息学院电容降压电路中，需要在降压电容器两端并联一泄放电阻。泄放电阻大可以降低功耗，但是泄放效果差，降压电容放电时间长。泄放电阻通常为500k-1M，根据降压电容器的容量大小需要进行一些微调，以达到更好的泄放效果。95物理与电子信息学院泄放电阻的选择方法电容分压电路典型的电容分压电路对交流信号可以采用电容分压电路进行分压，因为采用电阻分压电路对交流信号存在较大的损耗，而电容器在分压衰减信号幅度的同时对交流信号的能量损耗较小。电路中的C1、C2构成电容分压电路。（只能用于交流信号的分压衰减）96物理与电子信息学院电源电路中的滤波电路主要使用大容量的电容器，在分析电源滤波电路主要用电容器的相关特性。97物理与电子信息学院电源滤波电路电源滤波电路中的高频滤波电容电路电路中，一个容量很大的电解电容C1与一个容量很小的电容C2并联，C2是高频滤波电容，用来进行高频成分的滤波，这种一大一小的两个电容相并联的电路在电源电路中十分常见。98物理与电子信息学院电路分析：99物理与电子信息学院100物理与电子信息学院101物理与电子信息学院退耦电容电路退耦电容电路通常设置在两极放大器之间，所以只有多级放大器才有退耦电路，这一电路用来消除多级放大器之间的有害交连。设置退耦电路的原因（1）电源内阻对信号的影响（2）多级放大器之间的交连102物理与电子信息学院直流电源有电压源E和内阻R0串联组成，电流流过这一直流电源时内阻R0上就有压降，当交流信号电流流过这一内阻时也存在交流信号电压降，这个压降是造成电路中有害交连的根本原因。103物理与电子信息学院104物理与电子信息学院多级放大器之间的交连105物理与电子信息学院退耦电容电路106物理与电子信息学院多级放大器的两极放大器直流电压供给电路之间加入退耦电容C1后，电路中的A点上的正极性信号呗C1旁路到地端，而不能同过电阻R1加到VT1基极，这样多级放大器中不能产生正反馈，也就没有级间的交连现象，达到了消除级间有害交连的目的。107物理与电子信息学院电容耦合电路耦合电容的作用是将前级信号尽可能的无损耗的加到后级电路中，同时去掉不需要的信号，例如耦合电容就能在将交流信号从前级耦合到后级的同时隔开前级电路中的直流成分，因为电容具有隔直通交的特性。108物理与电子信息学院109物理与电子信息学院高频消振电容电路110物理与电子信息学院111物理与电子信息学院谐振电容电路112物理与电子信息学院旁路电容113物理与电子信息学院114物理与电子信息学院定时电容115物理与电子信息学院移相、分频电容116物理与电子信息学院微控制器集成电路中的电容

复位电路117物理与电子信息学院118物理与电子信息学院RC电路/积分/微分电路模拟电子电路部分介绍119物理与电子信息学院二极管半导体二极管由一个PN结，再加上电极、引线，封装而成。120物理与电子信息学院三极管121物理与电子信息学院三极管122物理与电子信息学院可控硅

可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由